(57)【要約】【課題】磁気駆動力によってアークを遮断する場合の、遮断性能に優れ磁界強度の調整が容易なガス絶縁開閉装置を得る。【解決手段】円筒状の固定側通電接点３と、その中心部に配置された固定側アーク接点４と、固定側シールド５とを有する固定電極部１と、駆動装置に駆動されて固定側通電接点３に接離する可動側接点７を有する可動電極部２とが、絶縁性ガスを封入した容器内に対向配置されたガス絶縁開閉装置であって、固定側シールド５の可動電極部２と対向する側に、可動側接点７の外径より大径の開口穴６ａを有する円環状の固定側アークシールド６を設け、この固定側アークシールド６の開口穴６ａの近傍の周方向に、複数個の同一形状の永久磁石１２を埋設して構成した。【選択図】図１
2007323992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性ガスが封入された容器内に固定電極部と可動電極部とが対向配置され、上記固定電極部は、円筒状に形成された固定側通電接点と、上記固定側通電接点の中心部に配置され開極時にアークを発生する固定側アーク接点と、上記固定側通電接点の周囲に配置された固定側シールドとを有し、上記可動電極部は、駆動装置に駆動されて上記固定側通電接点に接離する可動側接点を備えたガス絶縁開閉装置において、
上記固定側シールドの上記可動電極部と対向する側に、上記可動側接点の外径より大径の開口穴を有する円環状の固定側アークシールドを設け、上記固定側アークシールドの上記開口穴の近傍の周方向に複数個の同一形状の永久磁石を埋設したことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
【請求項２】
請求項１記載のガス絶縁開閉装置において、上記可動側接点の先端部の周方向に複数個の同一形状の永久磁石を埋設したことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のガス絶縁開閉装置において、上記永久磁石は円柱形状をしていることを特徴とするガス絶縁開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガス絶縁開閉装置に関し、特に、開極時に発生するアークの消弧性能を向上させるガス絶縁開閉装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のガス絶縁開閉装置において、接触子の開離動作に伴って発生するアークの消弧性能を向上させるため、永久磁石の磁力を利用した技術が知られている。例えば、筒状に形成した固定主接点の内側に固定アーク接点を同心円的に配置して、固定主接点と固定アーク接点との間を可動接点が進退するように形成し、固定アーク接点の内部に駆動方向に沿って磁極の極性が配列するように永久磁石を設け、アークに磁界を作用させ回転させて遮断するようにしたガス絶縁断路器が開示されている。磁界強度を高める場合は、永久磁石を固定主接点の外側にも配置している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３３４６３６号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アークに作用させる永久磁石の磁界強度を高めるためには、永久磁石の大きさを変更して調整する必要があり、大きな磁力を得るためには大きな永久磁石を用いる必要がある。従来のガス絶縁開閉装置は、固定アーク接点の内部、又は固定主接点の外側に所定の大きさの永久磁石を配置しているため、遮断電流の大きさが異なったり、固定アーク接点や固定主接点の大きさが異なる場合、その都度、遮断電流や接点の大きさにあわせて永久磁石を製作する必要があり、高価になるという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、必要な磁界強度を容易に得ることができ、また、磁界強度の調整が容易で、且つ遮断性能の優れたガス絶縁開閉装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わるガス絶縁開閉装置は、絶縁性ガスが封入された容器内に固定電極部と可動電極部とが対向配置され、固定電極部は、円筒状に形成された固定側通電接点と、固定側通電接点の中心部に配置され開極時にアークを発生する固定側アーク接点と、固定側通電接点の周囲に配置された固定側シールドとを有し、可動電極部は、駆動装置に駆動されて固定側通電接点に接離する可動側接点を備えたガス絶縁開閉装置において、
固定側シールドの可動電極部と対向する側に、可動側接点の外径より大径の開口穴を有する円環状の固定側アークシールドを設け、固定側アークシールドの開口穴の近傍の周方向に複数個の同一形状の永久磁石を埋設したものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明のガス絶縁開閉装置によれば、固定側シールドに設けた固定側アークシールドの中心部の開口穴近傍の周方向に、複数個の同一形状の永久磁石を配置したので、開極時に発生するアークの起点近傍に永久磁石を配置でき、アークに効率よく磁界を作用させて消弧を促進させることができるため、電流遮断性能を向上させることができる。また、小型で安価な永久磁石を使用でき、その永久磁石の個数や大きさを容易に調整できるため、必要な磁界強度を容易に得られ、安価で遮断性能の優れたガス絶縁開閉装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明のガス絶縁開閉装置の電極部を示す断面図である。図に示すように、消弧性能の高い絶縁性ガスを封入した容器（図示せず）内に、電流遮断を行う開閉装置の固定電極部１と可動電極部２とが駆動軸線上に対向配置されて収納されている。固定電極部１は、筒状に形成され電流を通電する固定側通電接点３と、その中心軸上に配置された固定側アーク接点４と、固定側通電接点３の周囲に配置された円筒状の固定側シールド５と、この固定側シールド５の可動電極部２と対向する側に設けられた円環状の固定側アークシールド６とで構成されている。固定側アークシールド６と固定側シールド５とは、例えば図に示すようにボルト締め等により固定する。ボルト締めではなく、ろう付け等で固着しても良く、また、両者を一体に形成しても良い。なお、固定側アークシールド６の詳細は後述する。
【０００９】
対向する可動電極部２は、駆動装置（図示せず）に駆動されて固定側通電接点３の内径側と接触し接離する可動側接点７と、可動側接点７に電流を通電する可動側通電接点８と、可動側通電接点８の周囲に配置された可動側通電接点シールド９とを有している。可動側接点７は、可動導体部１０とその先端側の可動側アーク接点部１１とから成り、可動側アーク接点部１１は、例えば銅タングステンのような耐アーク性材料が使用され、可動導体部１０にろう付け等により固着されて一体に形成されている。
【００１０】
固定側アークシールド６を更に詳しく説明する。図２（ａ）は図１の矢印ア−アから見た固定側アークシールド部を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印イ−イから見た固定側アークシールド６の部分拡大断面図である。図に示すように、固定側アークシールド６は、例えば銅タングステンのような耐アーク性材料により円環状に形成されており、内側の開口穴６ａの内径は、可動側接点７の外径より大きくし、可動側接点７が遊挿可能な大きさとしている。可動電極部２と対向する側はエッジにならないように曲面加工が施されている。そして、開口穴６ａの近傍の固定側通電接点３に対向する側に、開口穴とほぼ同心円状に、円環状の磁石取付溝６ｂが形成され、更にその磁石取付溝６ｂの表面側に後述の固定カバー１４を取り付けるためのカバー溝６ｃが形成されている。
【００１１】
磁石取付溝６ｂには、直方体をした複数個の同一形状の永久磁石１２が、Ｎ，Ｓの磁極を可動軸方向に向けて、溝を埋めるように全周にほぼ等間隔で挿入されている。永久磁石１２の相互間にできる隙間にはスペーサ１３を挿入し、更にカバー溝６ｃには、円環状をした固定カバー１４（図１参照）をはめ込んで固着することにより、永久磁石１２を固定側アークシールド６に固定している。（なお、図２（ａ）では、永久磁石１２の配列が見えるように固定カバー１４は図示していない。）
永久磁石１２を埋設する磁石取付溝６ｂは、図では固定側アークシールド６の固定側通電接点側３に対向する側としたが、可動電極部２に面する側に設けても良い。但し、図のように内側に設けた方がエッジ処理が簡単で、且つ、固定カバー１４の材料等も自由に選定できる。
【００１２】
次に動作について説明する。ガス絶縁開閉装置が閉極状態にあるときは、図１に破線で示すように、可動側接点７が固定側通電接点３の内周面と接触している。電流は、固定側通電接点３，可動側接点７，可動側通電接点８を通じて通電されている。開極指令が与えられると、図示しない駆動装置によって可動側接点７が図で左方向に駆動される。それにより、可動側接点７が固定側通電接点３から離れると、固定側アーク接点４と可動側接点７の先端部の可動側アーク接点部１１との間でアークが発生する。更に開極が進むと、図のように、アークは固定側アークシールド６に転流し、可動側アーク接点部１１と固定側アークシールド６との間でアーク１５が発生する。
【００１３】
可動側接点７が固定側アークシールド６から離れることにより発生したアーク１５は消滅するが、遮断電流が大きい場合にはアークは消滅しにくくなる。そこで、本実施の形態では、アーク部分に永久磁石による磁界を作用させることにより、アークの消滅を促進させている。すなわち、アーク起点に近い固定側アークシールド６の開口穴６ａ近傍に設けた永久磁石１２により、図中に細線で示すような磁界が働き、この磁界とアーク電流とによるローレンツ力を受けて、発生したアーク１５は磁界に垂直な方向に移動する。それにより、アーク１５が温度の低い絶縁性ガスの領域に移動することになり、冷却されて消弧し電流が遮断される。
【００１４】
消弧を助ける永久磁石は、遮断電流や接点の大きさに合わせて最適に設けるのが望ましい。本実施の形態の永久磁石は、上述のように、固定側アークシールド６に設けた磁石取付溝６ｂに複数個の同一形状の永久磁石１２を配置したので、遮断電流や接点の大きさに合わせてその都度製作する必要はなく、必要な遮断電流に合わせて、その個数を変えることにより、必要な磁界を得ることができる。小型で単純な形状の永久磁石のため、取り扱い易く、また安価で入手も容易である。
【００１５】
図３は固定側アークシールド６に配置する永久磁石の他の配置例を示す図である。図２と同じ固定側アークシールド６に、同じ大きさの永久磁石１２を使用し、その個数を半分に減らした場合の例である。すなわち、固定側アークシールド６自体は図２と同じものであり、隣り合う永久磁石１２間に挿入するスペーサ１６を大きくしている。このように、スペーサの大きさを変えるだけで、簡単に永久磁石１２の個数を任意に変更して磁力の調整を行うことができる。
磁石取付溝６ａの溝幅や深さを変えれば、別の大きさの永久磁石を使用できることは、言うまでもない。
【００１６】
上記で説明した永久磁石１２は、通常、角形と呼ばれる直方体のものを使用したが、角形以外でもよい。
図４は、他の形状の永久磁石を使用した固定側アークシールドを示す図で、先の図２に対応するものである。図示以外は全て図２と同等なので、同等部分の説明は省略し、相違点のみを説明する。図のように、永久磁石として、丸形、すなわち円柱形状の永久磁石１８を使用している。従って、この場合の固定側アークシールド１７には、図２の場合の磁石取付溝６ｂに替えて、開口穴１７ａの近傍の同等の位置に、永久磁石１８が嵌合する大きさの複数の磁石取付穴１７ｂを環状に並べて形成し、表面側には図２の場合と同様に固定カバー１４用のカバー溝１７ｃを形成している。なお、図では永久磁石１８が見えるように、固定カバー１４は図示していない。
【００１７】
上記のように、永久磁石１８が丸形の場合、磁石取付穴１７ｂも有底丸穴加工となり、図２のときのような溝加工に比べ、加工が容易となる。また、磁石の取付に当たっては図２、３のときのようなスペーサを必要としないので、永久磁石１８の取付作業が簡単となる。磁界強度は、磁石取付穴１７ｂの数を変えて永久磁石１８の個数を調整することによって容易に変更することができる。また、磁石取付穴１７ｂは最初からできるだけ多く形成しておき、磁界強度に応じて例えば１つ置きに永久磁石１８を取り付けることで磁界の強さを調整してもよい。
【００１８】
また、通電電流が大きくなり、可動側接点や固定側アークシールドが大きくなった場合は、それに伴って取付溝や取付穴列の径を大きくすることが可能なので、複数個配置する同一形状の永久磁石の個数を増やすことで、磁界強度を容易に決めることができ、機器の大きさに依存せずに同一形状の永久磁石を用いることができる。
【００１９】
また、磁界強度の調整は、上記のように永久磁石の個数を変える以外に、複数個配置する同一形状の永久磁石の、長さを調整することによっても容易に調節することができる。この場合、例えば、溝や取付穴の深さ寸法は標準化しておき、永久磁石の長さに合わせてスペーサで調節するようにしても良い。
【００２０】
以上のように、本実施の形態の発明によれば、固定側シールドの可動電極部と対向する側に、可動側接点の外径より大径の開口穴を有する円環状の固定側アークシールドを設け、その固定側アークシールドの開口穴の近傍の周方向に複数個の同一形状の永久磁石を埋設したので、開極時に発生するアークの起点近傍に永久磁石を配置でき、アークに効率よく磁界を作用させアークを駆動して消弧を促進させることができるため、電流遮断性能の優れたガス絶縁開閉装置を得ることができる。
また、複数個の同一形状の永久磁石を用いることにより、入手が容易で、扱いやすい小型の永久磁石が使用でき、且つ、使用する永久磁石の個数や大きさを容易に調整できるため、安価に必要な性能の永久磁石を得ることができるガス絶縁開閉装置を提供することができる。
【００２１】
また、永久磁石単体の形状を円柱形状とすることで、永久磁石を取り付ける固定側アークシールドの取付穴の加工が簡単となり、また、永久磁石の取付作業も容易となる。
【００２２】
実施の形態２．
図５は実施の形態２によるガス絶縁開閉装置の電極部を示す断面図である。また、図６の（ａ）は図５の矢印ウ−ウから見た図、（ｂ）は図５の矢印エ−エから見た図である。図５は実施の形態１の図１と対応するものであり、同等部分は同一符号を付し説明は省略する。また、図６（ｂ）、すなわち固定側アークシールド１７は、実施の形態１の図４と同等なので、この説明も省略し、以下、相違点を中心に説明する。
【００２３】
実施の形態１では、固定側アークシールドにのみ永久磁石を配置したが、本実施の形態では、可動側接点にも永久磁石を取り付けるものである。図に示すように、可動側接点７を構成する円筒状をした可動導体部１９の先端部の円周方向に、複数個の同一形状の永久磁石を取り付けるための有底丸穴の磁石取付穴１９ａを加工し、その磁石取付穴１９ａに円筒形状の永久磁石２０を埋め込み、それを塞ぐように先端に可動側アーク接点部１１をろう付け等により固着して、可動側接点７を構成したものである。永久磁石２０の極性は、可動軸方向にＮ極，Ｓ極を向けて配置する。
ここで、固定側アークシールド１７に設ける永久磁石１８と、可動側接点７に設ける永久磁石２０を同一形状のものにすれば、永久磁石の種類を増やすことがないので、より安価となる。
【００２４】
次に、動作について説明する。開極動作の過程において、可動側接点７が開極方向に移動するにつれ、固定側アークシールド１７と離れるため、永久磁石が固定側アークシールド１７にのみ設けられている場合は、可動側接点７近傍のアークに作用する力が弱くなり、アークの移動が遅くなる。これに対し、本実施の形態のように、可動側接点７に永久磁石２０を取り付けたことにより、可動側接点７側のアーク起点に対しても一定の磁界強度が得られるため、開極途中に可動側接点７がどの位置にあっても、ほぼ一様な消弧性能を維持することが可能となる。
【００２５】
なお、永久磁石２０は円筒形状のものについて説明したが、実施の形態１の図１中の永久磁石１２のような直方体のものでも良いことは言うまでもない。
【００２６】
以上のように、本実施の形態の発明によれば、実施の形態１で説明した固定電極部と可動電極部の構成に加え、可動側接点の先端部に複数個の同一形状の永久磁石を埋設したので、開極時に、可動側接点が固定側通電接点から離れて開極端方向に移動する過程で、可動側接点の開極位置によらずにほぼ一様の消弧性能を維持することができ、実施の形態１の効果に加え、更に消弧性能の優れたガス絶縁開閉装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施の形態１におけるガス絶縁開閉装置の電極部を示す断面である。
【図２】図１の矢印ア−アから見た固定側アークシールド部を示す図である。
【図３】図１の固定側アークシールドの磁石配置の他の例を示す図である。
【図４】図１の固定側アークシールドの他の例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２におけるガス絶縁開閉装置の電極部を示す断面図である。
【図６】図５の矢印ウ−ウ、及び矢印エ−エから見た図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  固定電極部                        ２  可動電極部
３  固定側通電接点                    ４  固定側アーク接点
５  固定側シールド                    ６  固定側アークシールド
６ａ  開口穴                          ６ｂ  磁石取付溝
６ｃ  カバー溝                        ７可動側接点
８  可動側通電接点                    ９  可動側通電接点シールド
１０  可動導体部                      １１  可動側アーク接点部
１２  永久磁石                        １３  スペーサ
１４  固定カバー                      １５  アーク
１６  スペーサ                        １７  固定側アークシールド
１７ａ  開口穴                        １７ｂ  磁石取付穴
１７ｃ  カバー溝                      １８  永久磁石
１９  可動導体部                      １９ａ  磁石取付穴
２０  永久磁石。
【図１】
2007323992.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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